CHƯƠNG III

AN TOÀN SINH HỌC ĐỐI VỚI VI
SINH VẬT
TS. LÊ XUÂN ĐẮC
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
0912049887;


3.1. Giới thiệu chung về các nhóm vi sinh vật độc hại và phân
loại mức độ nguy hiểm của chúng
3.2. Quy chế ATSH đối với vi sinh vật


Giới thiệu chung về các nhóm vi sinh vật độc
hại và phân loại mức độ nguy hiểm của chúng

Có nhiều loại vi sinh vật độc hại (gây bệnh cho
người, động vật, thực vật...) bao gồm vi khuẩn (vi
trùng), siêu vi trùng và ký sinh trùng. Riêng vi
trùng và siêu vi trùng có thể gây ra các bệnh
nhiễm trùng (infectious diseases) có khả năng lây
lan từ cơ thể sinh vật này này sang cơ thể sinh vật
khác.


• Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước
nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường mà phải
sử dụng kính hiển vi. Thuật ngữ vi sinh vật không
tương đương với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong

phân loại khoa học. Nó bao gồm cả virus, vi khuẩn,
archaea, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh.v.v.


Đặc điểm chung
• Kích thước nhỏ bé. Kích thước vi sinh vật thường được đo
bằng micromet.
• Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh. Vi khuẩn lactic
(Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng
đường lactose nặng hơn 1000-10000 lần khối lượng của
chúng.
• Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh. So với các sinh vật
khác thì vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng cực kì lớn. Khả
năng phát tán nhanh và rộng
• Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị.


• Phân bố rộng, chủng loại nhiều. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi
trên trái đất, ngay ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ
cao trong miệng núi lửa, nhiệt độ thấp ở Nam cực, và áp suất lớn
dưới đáy đại dương vẫn thấy sự có mặt của vi sinh vật. Vi sinh vật
có khoảng trên 100 nghìn loài bao gồm 30 nghìn loài động vật
nguyên sinh, 69 nghìn loài nấm, 1,2 nghìn loài vi tảo, 2,5 nghìn
loài vi khuẩn lam, 1,5 nghìn loài vi khuẩn, 1,2 nghìn loài virus...
• Do tính chất dễ phát sinh đột biến nên số lượng loài vi sinh vật
tìm được ngày càng tăng, chẳng hạn về nấm trung bình mỗi năm
lại được bổ sung thêm khoảng 1500 loài mới.


• Vai trò: Phân giải xác sinh vật chết, tạo nguồn thức

ăn cho nhiều sinh vật khác,...Đối với con người, vi
sinh vật có vai trò có ích như:thực hiện quá trình
lên men rượu, vai trò to lớn trong công nghệ sinh
học. Vai trò có hại như: gây bệnh, phá hủy nhiều
sản phẩm như đồ ăn, quần áo...


• 1. Trong tự nhiên:
- Có lợi:
+ Vi sinh vật là mắt xích quan trọng trong các chu trình
chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tự nhiên
+ Tham gia vào việc gìn giữ tính bền vững của hệ sinh thái
và bảo vể môi trường
- Có hại :
+ Gây bệnh cho người ĐV, TV
+ VSV là nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm
2. Trong nghiêm cứu di truyền
Là đối tượng lí tưởng trong công nghệ di truyền, công nghệ
sinh học…


3. Trong đời sống
- Sản xuất sinh khối, và các chất có hoạt tính sinh học
+ Sản xuất axit amin
+ Sản xuất chất xúc tác sinh học ( các enzim ngoại bào :
amilaza, prôteaza..)
+ Sản xuất gôm sinh học:
+ Sản xuất chất kháng sinh
- Được sử dụng trong ngành công nghiệp lên men, nhiều sản
phẩm lên men VSV đã đựoc sản xuất lớn ở qui mô công nghiệp

- Bảo vệ môi trường: VSV tham gia tích cực vào quá trình phân
giải các phế thải nông nghiệp, phế thải công nghiệp, rác sinh
hoạt, phân hủy dầu (vi sinh vật ăn dầu), phân hủy chất độc (ví
dụ: phân hủy Dioxin)


Trong sản xuất nông nghiệp :
+ Được sử dụng làm phân bón, thuốc trừ sâu vi
sinh và các chế phẩm vi sinh dùng trong chăn nuôi
+ Tham gia vào quá trình tạo mùn, quá trình phân
giải xác hữu cơ thành dạng đơn giản dùng làm thức
ăn cho cây trồng
- Có vai trò quan trọng trọng ngành năng lượng:
Các VSV chuyển hóa chất hữu cơ thành cồn, gas …


Độc tố (Toxin)
Độc tố do vi sinh vật là do sản phẩm được sản xuất bởi các vi
sinh vật gây bệnh đã được cư trú trong cơ thể. Vi sinh vật có
thể nhập vào sinh vật chủ bằng nhiều cách khác nhau, chẳng
hạn như sử dụng thực phẩm bị ô nhiễm hoặc nước uống sinh
hoạt. Vi sinh vật cũng có thể được xâm nhiễm thông qua các
vết thương, hoặc tiếp xúc trực tiếp với các nguồn bệnh hoặc
do hơi thở chứa vi sinh vật truyền qua không khí. Các loại
độc tố của vi sinh vật phát tán phụ thuộc vào tùy loài vi sinh
vật.


- Nội độc tố (Endotoxin): là những chất do vi sinh


vật tổng hợp nên có khả năng gây độc cho người
nhưng không tiết ra ngoài. Ví dụ: Nội độc tố vi
khuẩn gây bệnh thương hàn.
- Ngoại độc tố (Exotoxin): là những chất do vi sinh
vật tổng hợp và tiết ra ngoài có khả năng gây độc
cho người. Ví dụ: Ngoại độc tố của vi khuẩn bạch
hầu, uốn ván.
- Kháng sinh tố (Antibiotic): Là những chất do một
số vi sinh vật sản xuất ra có tác dụng độc đối với
một số vi sinh vật khác.
- Chí nhiệt tố: là những chất do vi sinh vật tổng hợp
có khả năng gây sốt cho người.


Exotoxin là những chất độc được tiết ra bởi các sinh vật
như nấm, vi khuẩn, tảo, hoặc sinh vật đơn bào. Các
ngoại độc tố thường rất nguy hiểm. Một số lượng rất
nhỏ có thể gây tử vong cho một sinh vật chủ, chất độc
lây lan một cách nhanh chóng các sinh vật chủ, đây là cơ
hội để thực hiện cuộc chiến tranh sinh học. Một số chính
phủ trong lịch sử đã cố gắng để khai thác các vi sinh vật
sản xuất chất độc trong chiến tranh, và sự phát triển của
vũ khí vi sinh vật đã dẫn đến việc tạo ra một hiệp ước
cấm chiến tranh sinh học do lo ngại rằng các sinh vật
như vậy có thể vượt ra ngoài tầm kiểm soát.


Một số sinh vật tiết ra ngoại độc tố ổn định, trong khi
những sinh vật khác chỉ sản xuất ra ngoại độc tố khi
cần thiết, và trong một số trường hợp, chúng chỉ

được phát tán trong quá trình tách chiết, khi các tế
bào bị phá vỡ như là một sinh vật chết. Chúng
thường là các protein tương tác với các protein và
enzyme được tìm thấy trong cơ thể của cơ thể vật
chủ. Exotoxin một có thể được phân loại theo các loại
mô đích, như neurotoxins rằng mục tiêu tế bào thần
kinh và các độc tố được tấn công qua đường tiêu hóa.


Exotoxin của vi sinh vật có thể tấn công vùng sâu,
vùng xa, hơn là cần phải được tiếp xúc trực tiếp với
các mô đích. Exotoxin có thể đi vào máu và đi khắp
các bộ phận của cơ thể, sử dụng hệ thống tuần hoàn
của cơ thể như là một phương thức phân phối độc tố.
Một số ngoại độc tố có thể hỗ trợ sự xâm nhập của vi
khuẩn khác, tức là ngoại độc tố phá vỡ các mô để
cho phép các sinh vật khác thâm nhập sâu hơn vào
các bộ phận của cơ thể.


Các nhóm vi sinh vật độc hại (gây bệnh)
Phân loại theo tính chất, cấu tạo sinh học
- 2 nhóm vi sinh vật gây hại chính
+ Vi khuẩn – vi trùng
+ Virus – siêu vi khuẩn – siêu vi trùng
Ngoài ra còn có 2 nhóm khác:
+ Nấm
+ Ricketsia



• Nấm: là loại vi sinh vật đơn bào hoặc đa bào, có
nguồn gốc thực vật, sống ký sinh trên các sinh vật
khác, nấm có thể trực tiếp gây bệnh hoặc tiết ra
chất gây bệnh. Nấm có dạng hình sợi, bề dày từ 15µm.
• Ricketsia: là loại sinh vật trung gian giữa vi khuẩn
và virus. Nó có nhiều dạng: hình cầu, hình thoi,
hình que ngắn. Kích thước dài 0,5µm rộng 0,2µm


Vi khuẩn - Vi trùng
Vi khuẩn (tiếng Anh và tiếng Latinh là bacterium, số nhiều
bacteria) đôi khi còn được gọi là vi trùng, nó thuộc loại ký sinh
trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước
nhỏ (kích thước hiển vi) và thường có cấu trúc tế bào đơn giản
không có nhân, bộ khung tế bào (cytoskeleton) và các bào quan
như ty thể và lục lạp. Cấu trúc tế bào của vi khuẩn thuộc sinh
vật nhân sơ, khác với các sinh vật có cấu trúc tế bào phức tạp
hơn gọi là sinh vật nhân chuẩn.
Vi khuẩn là nhóm hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới.
Chúng hiện diện khắp nơi trong đất, nước và ở dạng cộng sinh
với các sinh vật khác.


Nhiều tác nhân gây bệnh (pathogen) là vi khuẩn. Hầu hết vi
khuẩn có kích thước nhỏ, thường chỉ khoảng 0,5 – 5,0µm,
mặc dù có loài có đường kính đến 0,3mm (Thiomargarita).
Chúng thường có vách tế bào, như ở tế bào thực vật và nấm,
nhưng với thành phần cấu tạo rất khác biệt. Nhiều vi khuẩn
di chuyển bằng tiên mao (flagellum) có cấu trúc khác với tiên
mao của các nhóm khác.

Vi khuẩn có loại gây bệnh cho người có loại không, có loại
bình thường thì không gây bệnh nhưng lúc cơ thể bị suy giảm
sức đề kháng thì gây bệnh. Cũng có loại có ích cho cơ thể, ví
dụ các vi khuẩn thường trú trong ruột.


Dựa trên hình thể có thể chia vi khuẩn làm 4 loại:
- Cầu khuẩn: Tụ cầu, Liên cầu...
- Trực khuẩn: vi trùng lao, phong...
- Phẩy khuẩn: vi trùng tả...
- Xoắn khuẩn: vi trùng giang mai...
Tuy nhiên khi môi trường sống thay đổi thì hình dạng của vi
khuẩn có thể thay đổi.


1.2.  Hoạt động của vi khuẩn
- Có loại di động (trực khuẩn có lông, xoắn khuẩn), loại không
di động. Vi khuẩn loại di động lây lan mạnh hơn.
- VK sinh sản bằng 2 cách
+ Trực phân: sinh sản vô tính bằng cách phân đôi
+ Bào tử hóa: khi điều kiện sống không thuận lợi, nhân và một
phần chất nguyên sinh bọc lấy nhân để biến thành một dạng
đặc biệt gọi là bào tử có khả năng tồn tại trong điều kiện môi
trường khắc nghiệt. Khi vi khuẩn bị ly giải thì bào tử trở thành
tự do, và nếu gặp hoàn cánh thuận lợi thì bào tử lại biến thành
con vi khuẩn như trước. Ví dụ: Vi khuẩn uốn ván có thể biến
thành dạng bào tử và tồn tại trong đất sâu trong thời gian nhiều
năm và khi có điều kiện lọt vào cơ thể người thì lại phát triển lại
thành vi khuẩn uốn ván gây bệnh. Bào tử uốn ván cũng chịu
đựng nhiệt độ cao hơn, hơn 121oC mới bị tiêu diệt.



Về mặt dinh dưỡng có 2 loại:
+ VK tự dưỡng: vi khuẩn sử dụng các chất vô cơ trong tự
nhiên để tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết
+ VK dị dưỡng: sử dụng các chất hữu cơ có sẵn.
Nhiều vi khuẩn cần những yếu tố phát triển là những chất cần
thiết cho hoạt động sống của vi khuẩn nhưng vi khuẩn không
tự tổng hợp được.
- Về mặt hô hấp có 2 loại vi khuẩn:
+ Hiếu khí: cần có ôxy tự do
+ Yếm khí: tự phân tích lấy ôxy từ các hợp chất.
Nhiều loại vi khuẩn yếm khí nguy hiểm phát triển mạnh
trong các vết thương sâu, băng chặt có thể làm hoại tử thậm
chí dẫn đến tử vong.


1.3. Các yếu tố tác động đến vi khuẩn
1.3.1. Yếu tố vật lý
- Ánh sáng: tia cực tím có tác dụng diệt vi khuẩn thường được
ứng dụng để tiệt khuẩn nước uống, sát khuẩn trong phòng mổ...
- Nhiệt độ:
+ 0-4oC ức chế sự phát triển của vi khuẩn
+ 18-40oC vi khuẩn hoạt động được (37oC tốt nhất)
+ > 40oC bắt đầu bị tiêu diệt, tùy loại mà nhiệt độ tiêu diệt có
khác nhau.


1.3.2. Yếu tố hóa học
Có một số loại hóa chất tác động đến vi khuẩn: hoặc kích thích

sự phát triển hoặc ngược lại ức chế, tiêu diệt vi khuẩn. Ví dụ:
các chất sát khuẩn như cồn 70o, nước Javel...
1.3.3. Yếu tố sinh học
- Kháng sinh có thể tiêu diệt hoặc ức chế sự phát triển của vi
khuẩn
- Hệ thống miễn dịch của cơ thể cũng là một yếu tố bảo vệ
quan trọng chống lại sự tấn công của vi khuẩn. Có miễn dịch
không đặc hiệu và miễn dịch đặc hiệu.


Virus
- Virus, còn gọi là siêu vi khuẩn hay siêu vi trùng, là một vật thể
nhỏ xâm nhiễm vào cơ thể sống, thuộc loại ký sinh. Virus là
những tác nhân gây nhiễm trùng có kích thước nhỏ nhất
(đường kính 20-300 nm) .Virus có tính kí sinh nội bào bắt buộc;
chúng chỉ có thể sinh sản bằng cách xâm chiếm tế bào khác vì
chúng thiếu bộ máy ở mức tế bào để tự sinh sản. Thuật ngữ
virus thường chỉ các vật thể xâm nhiễm sinh vật nhân chuẩn
(sinh vật đa bào hay đơn bào), trong khi thuật ngữ Thực khuẩn
thể (bacteriophage hay phage) được dùng để chỉ các vật thể xâm
nhiễm sinh vật nhân sơ (vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ).